化学 第三章 相变 液态

化学第三章相变液态第1页，共29页，2023年，2月20日，星期一真实气体的p－Vm图及气体的液化理想气体在温度一定时PV=常数，为双曲线临界点T1T6T5T4T3T2第2页，共29页，2023年，2月20日，星期一气体的液化及临界参数

临界参数

临界温度能够使气体液化的最高温度称为此气体的临界温度TC。

临界压力临界温度时的饱和蒸气压称为临界压力pC。

临界摩尔体积临界温度和临界压力下的摩尔体积为临界摩尔体积Vm,C，此时的状态为临界状态。第3页，共29页，2023年，2月20日，星期一CO2的p－V等温线第4页，共29页，2023年，2月20日，星期一超临界流体

(supercriticalfluid，SCF)定义高于临界温度和临界压力而接近临界点的状态称为超临界状态。此时，气、液两相性质非常接近。SCF兼有液体和气体的双重特性，密度接近于液体，粘度和扩散系数接近于气体，渗透性好。与液体溶剂萃取相比，可以更快地完成传导，达到平衡，促进高效分离过程的实现。第5页，共29页，2023年，2月20日，星期一超临界流体特点溶解能力：取决于T和p，并随流体的密度增加而增加。在临界点附近，T、p的微小变化会引起流体密度及其对物质溶解能力的较为显著的变化。超临界流体溶剂：乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、甲醇、乙醇、水、CO2等。CO2是首选萃取剂，其临界条件TC=304.1K，pC=7.347MPa，无毒、无味、不燃、价廉、易精制，对热敏性和易氧化的产物更具有吸引力。第6页，共29页，2023年，2月20日，星期一液体液体的分子模型

近程有序、远程无序液体分子动能分布曲线第7页，共29页，2023年，2月20日，星期一气体的液化和蒸发液体的饱和蒸气压液体蒸发的速度和气体凝结的速度相等时的蒸气压力与温度有关沸点当液体的饱和蒸气压同外界压力相等,液体即发生沸腾，此时的温度即为沸点。101325Pa时的沸点称正常沸点p＞p饱和p＜p饱和p＝p饱和第8页，共29页，2023年，2月20日，星期一液体饱和蒸汽压与温度的关系第9页，共29页，2023年，2月20日，星期一克拉贝龙方程

在一定温度和压力下，任何纯物质达到两相平衡时，蒸气压随温度的变化率可用下式表示：

相变时的焓变，为体积变化。是单组分相图上两相平衡线的斜率。气-液两相平衡液-固两相平衡第10页，共29页，2023年，2月20日，星期一Clausius-Clapeyron方程对于气-液两相平衡，假设气体为1mol理想气体，将液体体积忽略不计，则即Clausius-Clapeyron

方程,vapHm

是摩尔气化热。假定vapHm的值与温度无关，积分得：第11页，共29页，2023年，2月20日，星期一Watermoleculesformanopencrystallinestructureinice第12页，共29页，2023年，2月20日，星期一凝固与熔融

第13页，共29页，2023年，2月20日，星期一Thefactthatwaterisdensestat4℃isofgreatimportanceinnature第14页，共29页，2023年，2月20日，星期一冷凝与汽化第15页，共29页，2023年，2月20日，星期一

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99个人小广告：第16页，共29页，2023年，2月20日，星期一Evaporation

蒸发isacoolingprocess.Condensation

凝聚isawarmingprocess.

Alargeamountofenergyisreleasedduringthecondensationofwatervapor.Hurricanes(Theformationof1inchofrainoveranareaof1squaremileyieldstheenergyequivalentofabout32000tonsofexplodeddynamite.)第17页，共29页，2023年，2月20日，星期一Globalclimatesareinfluencedbywater’shighspecificheatcapacity.第18页，共29页，2023年，2月20日，星期一水的相图根据实验绘制水的相图水冰水蒸气610.62第19页，共29页，2023年，2月20日，星期一水的相图三个单相区：气、液、固三条两相平衡线：f

=1水冰水蒸气单相区内自由度f

=2，温度和压力独立地有限度地变化不会引起相的改变压力与温度只能改变一个，指定了压力，则温度由体系自定。第20页，共29页，2023年，2月20日，星期一OA气-液两相平衡线，即水的蒸气压曲线。它不能任意延长，终止于临界点A，这时气-液界面消失。临界点：OB气-固两相平衡线，即冰的升华曲线，理论上可延长至0K附近。OC液-固两相平衡线，当C点延长至压力大于 时，相图变得复杂，有不同结构的冰生成。水冰水蒸气第21页，共29页，2023年，2月20日，星期一OD

是AO的延长线，过冷水和水蒸气的介稳平衡线。因为在相同温度下，过冷水的蒸气压大于冰的蒸气压，所以OD线在OB线之上。过冷水不稳定，一旦有凝聚中心出现，立即全部变成冰。O点

三相点，气-液-固三相共存，f

=0。273.16K，610.62Pa。水冰水蒸气第22页，共29页，2023年，2月20日，星期一三相点与冰点的区别冰点温度比三相点温度低 的原因：(1)外压增加，凝固点下降(2)水中溶有空气，凝固点下降第23页，共29页，2023年，2月20日，星期一二氧化碳的相图①点、线、区含义②固-液线倾斜方向③三相点p、T数值④干冰的升华条件第24页，共29页，2023年，2月20日，星期一T/KP/MPaO金刚石液态碳石墨5432110002000300040005000

碳的相图碳的相图①点、线、区②理解石墨的稳定性③石墨金刚石的条件④金刚石的特点与用途T/KP/MPaO金刚石液态碳石墨5432110002000300040005000

碳的相图第25页，共29页，2023年，2月20日，星期一液晶1881年F.Reinitzer发现胆甾醇苯甲酸晶体熔似乎有2个熔点，145.5℃晶体熔融混浊粘稠液体，178.5℃时透明液体。同时溶液冷却时有：绿色系列其他颜色红色无色晶体。经研究，混浊粘稠液体具有某些晶体性质（如对光、电的各向异性），是介于晶体和液体之间的状态。第26页，共29页，2023年，2月20日，星期一液晶分类向列型棒状分子的长轴选择某方向进行排列（也为流动方向），横向分子之间力很弱近晶型按一个分子厚度成层状排列，层上分子平行排列且垂直于层平面，有层间距，易滑动胆甾型层状结构，每层分子长轴取平行层平面平行排列，上一层分子取向和下一层分子取向成螺旋状，整个液晶中形成螺旋模式第27页，共29页，2023年，2月20日，星期一液晶应用胆甾型：排列结构对温度变化很敏感，吸收光的